西北干旱灾害影响趋势分析

根据1951-2000年中国西北五省区(陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆)降水资料,1951—1994年主要农作物旱灾面积和粮食减产资料,建立了干旱等级指标、农业旱灾指标、因旱粮食减产指标体系,分析了西北干旱灾害的影响趋势。结果表明：西北干旱和农业旱灾呈增加趋势,以20世纪70、90年代最严重,农业旱灾以重大旱灾事件为主,其空间变化以西北东部干旱灾害严重。采用谐波和功率谱方法分析西北干旱周期,建立了拟合预测回归模型,并对西北干旱灾害进行影响预测,表明21世纪前十年西北干旱灾害有减缓趋势。     

甘肃省农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应

随着全球气候变暖,干旱频次和强度增大,粮食生产与安全面临严重的挑战。利用1960-2012年甘肃省农业干旱灾情和气象资料,分析不同干旱程度的农业受灾率、成灾率和绝收率变化特征,并构建了农业干旱灾害风险指数(农业干旱综合损失率),揭示了甘肃农业干旱灾害损失特征及其对气候变暖的响应,讨论了关键时段气象条件对灾害损失的影响,阐述干旱灾害损失在气温和降水气候态中的分布特征,模拟出农业干旱受灾程度的气象阈值,并对未来情景下干旱灾害风险进行预测。结果表明:甘肃省近50多年农业干旱灾害范围、程度和频次均呈增加趋势,粮食受干旱灾害减产的风险加大。受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均呈明显上升趋势,尤其是20世纪90年代气温突变以后干旱灾害损失增大的趋势更明显。21世纪00年代干旱增幅最大,干旱受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率均高于全国平均水平。多年平均综合损失率为10.8%,约为全国平均值(5.1%)的2倍。气温和降水量是甘肃农业干旱灾害损失的关键致灾因子,并且关键时段降水量和气温对干旱灾害的影响比全年平均值更加明显,年降水量每减少100 mm,综合损失率增加5.6%。年平均气温每升高1 ℃时,综合损失率增加6.3%。年平均气温6.45 ℃和年降水量460 mm是干旱高风险的临界值。未来气候变暖情境下,甘肃综合损失率增幅将可能达到1.85倍,气候变暖导致农业干旱灾害风险加大。     

西北地区农业旱灾与预测研究

西北地区干旱灾害在中国乃至世界上具有代表性,常常对农业生产、社会经济和人民生活带来巨大威胁。利用西北五省区(陕西、甘肃、宁夏、青海、新疆)1951～2000年的50年农业旱灾面积统计资料,分析了农业旱灾的时空强度变化。表明西北地区农业旱灾有增加趋势,以20世纪90年代增加最明显。利用西北地区均匀分布的40个站点50年的降水和气温资料,采用变换的Z指数法,探讨了干旱强度和地表径流量的时间变化与西北地区农业旱害的关系。表明降水量的减少及河川径流枯期与农业旱灾面积负相关关系密切。应用波谱分析与逐步自回归方法,分别建立了西北地区干旱指数的拟合回归预测模型,农业旱灾面积、成灾面积和绝收面积预测模型,并对西北地区干旱灾害的趋势进行了预测。表明西北地区干旱灾害在21世纪前十年有所减缓。经检验,模型预测效果良好,根据预测结果可以采取有针对性的减灾措施,减少西北地区农业灾害损失。     

近50年河北省干旱时空分布特征

干旱是影响我国的主要气象灾害之一,本文采用标准化降水指数SPI作为干旱评价因子对近50年来河北省干旱的时空变化特征进行了研究,得出以下主要结论:(1)春季干旱最为严重,干旱率呈逐渐降低的趋势,夏季干旱率呈逐渐增加、秋季和冬季干旱率略有降低的趋势;(2)春季干旱在20世纪70年代最为严重,夏季、秋季和冬季的年代际干旱分别以2000年以来、20世纪60年代和90年代最为严重;(3)春季干旱发生概率均大于20%,发生概率大于30%的旱情多发地区在各市均有分布;全省大部分地区夏季、秋季和冬季干旱发生概率为20%~30%,夏季干旱多发地区主要集中在河北省北部和西南部,秋季干旱多发地区主要集中在河北省西部和南部,冬季干旱多发地区主要集中在河北省北部。     

青海河湟谷地气候及干旱变化研究

利用1961—2002青海河湟谷地11个气象台站气温、降水等地面观测资料,对该区气候要素的年代际变化特征及其干旱变化的成因进行了初步分析。结果表明：青海河湟谷地各季节平均气温20世纪90年比60年代偏高了0.4～0.8℃,冬季增温最显著。年平均降水量90年代比60年代偏少17.2 mm。地表蒸发量80~90年代比60~70年增多。90年代青海河湟谷地秋季和春季降水量减少,使得秋季和春季干旱发生的频次增加,导致河谷地区的径流量减少。     

基于SPI的黑龙江省干旱时空特征分析

利用黑龙江省10个气象站点1953—2015年逐日降水数据,计算不同尺度下的标准化降水指数(SPI),并结合游程理论分析黑龙江省干旱的时空演变特征。结果表明:降水仍是黑龙江省干旱的主要影响因素;黑龙江省干旱夏季和秋季呈增强趋势,SPI变化速率分别为每10 a下降0.029、0.135,春旱和冬旱呈缓解趋势,速率为每10 a上升0.061、0.074,年SPI变化速率为每10 a下降0.044;黑龙江省20世纪60年代中后期~70年代末,干旱较为频繁,且干旱的持续时间长、干旱程度大、干旱强度大,出现了1974—1980年的连续干旱期,80年代~90年代中期较为正常,90年代末及之后,干旱频率及其持续时间、程度、强度呈增加趋势;干旱事件的持续时间从西北向东南呈增加—减少趋势,黑龙江省中部的干旱事件持续时间最长。     

1950～2010年中国干旱灾情频率-规模关系分析

借鉴相关领域研究概念,对1950~2010年中国干旱灾情的变化动态,特别是频率与规模的关系做定量分析,划分风险的可接受与不可接受区。研究结果发现:①总体上,60 a来干旱灾害中受灾、成灾面积和粮食损失在逐年不断的增加。②干旱灾害中粮食损失与累积频率的关系与著名的古登堡-里查德关系类似,呈现良好的幂律性。而受灾、成灾面积与累积频率的关系则符合线性关系。③通过借鉴地质灾害领域相关可接受风险概念,划定干旱灾害中年粮食损失、受灾和成灾面积的可接受与不可接受灾情的界线。④借鉴相关领域研究概念,尝试对干旱灾害进行探索,因此,在将来的研究中还有待继续和深化。     

近半个世纪中国西北干湿演变及持续性特征分析

 利用1960-2007年中国西北地区248个气象台站的逐日降水、温度资料,通过降水和潜在蒸发均一化干湿指数,从年际演变、季节内变化以及持续性特征等方面较系统地揭示了近半个世纪来西北地区的区域性干湿演变事实,结果表明:在温度与降水双重因子驱动下西北地区的干湿演变特征同降水单一要素驱动下的干旱特征存在明显的差异,说明气候变暖对西北干旱化趋势的贡献程度比较显著;自20世纪90年代后期以来,西北各分区每年异常干旱月份发生概率呈增多趋势,而异常湿润月份发生概率除了北疆地区外,其它分区近10 a异常偏少,这种现象在西北东南部表现得尤为突出。从四季干湿变化来看,冬季表现为湿润化趋势,而春、夏、秋三季呈现出了干旱化趋势。另外西北东南部、青海高原东侧以及南疆地区自20世纪90年代以来,很少出现过持续性湿润事件,而持续性干旱事件却明显多于90年代以前,而且持续性干旱的最长持续时间长,强度大,北疆地区和青海高原48 a来持续性干湿事件发生频次、强度以及持续时间没有明显的趋势变化,而青海高原地区相比其它区域持续性干湿事件偏少,强度偏弱,最长持续时间也偏短。     

宁夏连阴雨(雪)过程变化规律研究

利用宁夏主要气象站1961年以来逐日降水及云量资料,定义了连阴雨（雪）日数的标准,分析了近50 a来宁夏连阴雨（雪）过程的分布特征、演变规律及与降水总量、干旱灾害的关系。1961年以来宁夏连阴雨（雪）过程总体呈下降趋势,尤其5~7日的过程显著下降;冬季连阴雨（雪）过程呈上升趋势,且近年来变率明显增大;其他季节呈下降趋势,尤其春季下降趋势最明显;进入21世纪以来,虽然连阴雨（雪）过程总体仍偏少,但比20世纪90年代明显增加,其中冬季各级别的次数均增加,而秋季4日以下、8日以上的连阴雨（雪）过程也增多,特别是8日以上的连阴雨（雪）过程,年、冬季、秋季均为各年代之首,尤其秋季平均每年偏多2.2站次。近50 a来,宁夏连阴雨（雪）过程降水量及持续时间均呈下降趋势,进入21世纪明显回升,且8日以上连阴雨（雪）过程、过程降水量超过50 mm的连阴雨均较80、90年代明显增加,尤其10日以上的过程总数及过程降水量在50.0~99.9 mm的连阴雨所占比例均达到各年代之最;连阴雨(雪)过程的减少使得降水量总量减少,干旱灾害增加。     

新疆三工河流域山地、平原区气候变化特征对比分析

通过分析三工河流域近40a气候变化特征,结果表明：(1)近40年三工河流域平原区平均温度以0．27℃／10a趋势上升,和全疆变化一致,低于北疆地区;流域山区增温趋势较慢,平均每10年以0．14℃的趋势增温,但冬季增温显著,暖冬趋势明显。(2)三工河流域平原区1987-2000年比1961—1986年平均降水量偏多35％;三工河流域山区,20世纪80年代降水增加较显著,90年代降水量减少到70年代水平。(3)三工河流域平原区和山区气温、降水,同一气象要素呈现正相关;三工河流域平原区温度与降水没有明显相关性：山区温度与降水表现出负相关性。(4)三工河流域山区温度和降水用Mann-kendall方法检验没有达到突变水平,工河流域平原区降水,用Mann-kendall方法检验在1984年发生了由低向高的突变,温度在1995年发生了由低向高的突变。近36a三工河流域平原区干旱指数下降趋势显著,用Mann-kendall方法检验在1983年发生了由高向低的突变;山区干旱指数下降较慢。     

Meteorological and Streamflow Droughts: Characteristics,Trends, and Propagation in the Milwaukee River Basin

This study examined meteorological and streamflow droughts for the period from 1951 to 2006 using the Milwaukee River basin in Wisconsin as the study area in an effort to improve the understanding of drought propagation. Specifically, this study aimed to answer the following research questions: (1) What are the temporal trends of meteorological and streamflow droughts identified by drought indicators? (2) How do the drought indicators manifest drought propagation? Meteorological droughts were identified using the Effective Drought Index (EDI), and streamflow droughts were identified using a threshold-level approach. The intensity and duration of both types of drought were found to have decreased over time, most likely due to increasing precipitation. Therefore, in the study area, and likely in the larger region, drought has become of less concern. The propagation of meteorological drought into streamflow drought was detected generally after moderate and severe sequences of negative EDI that eventually led to extreme meteorological drought events. The study finds that both EDI and the threshold-level approach are effective in diagnosing meteorological and streamflow drought events of all durations.     

地理学视角的干旱传播概念、特征与影响因素研究进展

从地理学视角理解干旱传播时空维概念内涵,沿着“概念界定—特征量化—过程描述”这条主线全面揭示干旱传播特征、模式与机制及其研究现状,对于深刻理解干旱发展始终全过程中干旱演变过程与驱动因素具有重要的理论意义。论文首先从地理学时空完备性进行干旱传播概念界定;分析干旱传播的时空两维特征并归纳其研究思路与方法;探究干旱传播的主要影响因素;并归纳出基于“特征—过程—机制”的干旱传播研究框架与展望。通过梳理国内外文献并综述表明,干旱传播具有时空维概念与特征,其主要受下垫面因素(水系特征)、气候变化与人类活动(土地利用行为)控制。目前,干旱传播主要集中于干旱传播时间维度上的滞后性特征及传播概率研究,在探索其空间维度特征、演绎干旱传播过程并揭示其驱动机制方面尚有不足。揭示气象干旱、水文干旱、农业干旱至社会经济干旱形成与演变的过程机制和规律是干旱研究的重要内容,是制定高效的御旱抗旱措施的首要前提,从地理学视角揭示干旱传播概念内涵并探究其特征与过程机制应是干旱研究的题中要义。     

黄土高原干旱指数分析

采用田间持水量差额与土壤最大有效含水量的比值作为干旱指数,描述了黄土高原的干旱规律。在此基础上,根据年干旱月数,把黄土高原地区划分为５种干旱型,并提出了各干旱型的农业生产防旱和抗旱措施。     

农业旱灾研究进展

农业旱灾是我国发生范围最广、频率最高、灾情和影响最严重的灾害。为了全面地认识旱灾,有效地进行旱灾风险管理,减轻旱灾损失和影响,该文对干旱指标与监测、干旱影响、旱灾评估、旱灾区域分异规律、减灾管理等方面的国内外研究进展进行了综述。     

明代固原地区干旱灾害研究

通过对明代固原地区历史资料的搜集、整理、分析,对其干旱灾害等级化及成因等问题进行了研究。结果表明,固原地区自1368年到1644年间的277 a中,共发生干旱灾害118次,平均每2.35 a发生1次;其中轻度旱灾20次,占旱灾总数的16.9%;中度旱灾38次,占旱灾总数的32.3%;大旱灾42次,占旱灾总数的35.6%;特大旱灾18次,占旱灾总数的15.2%。该地区旱灾可分为4个阶段:第1阶段的1368-1424年和第3阶段的1505-1604年是旱灾的低发期;第2阶段的1425-1504年和第4阶段的1605-1644年是旱灾的高发期。该地区旱灾的季节性特征是单季旱占55.9%,其中夏旱所占比重最高,春旱、秋旱次之,冬旱较为稀少;季节性连旱占44.1%,其中春夏连旱和春夏秋3季连旱分别高达17.8%、15.3%。该地区明代处于气候的干冷期,年降水量减少是发生旱灾的主要原因。固原地区具有指示该时代气候变化特征的5次干旱气候事件,分别是明代的1437-1442年、1481-1490年、1608-1617年、1627-1634年、1637-1641年。     

Climatological Drought in Arizona: An Analysis of Indicators for Guiding the Governor's Drought Task Force

Lacking a federal policy to address local water deficiencies within the United States, many states have developed their own methods for monitoring drought in an effort to mitigate its effects. This article provides an overview of efforts to standardize the use of drought indices in order to compare recent and historical drought both spatially and temporally for Arizona. Yearly averages of the Palmer Drought Severity Index and the Standardized Precipitation Index are placed into a frequency distribution to create standardization among the indices. The 1896–1904 drought ranked as the most severe, although the 1996–2004 drought was a close second.     

干旱指标研究的进展与展望

对气象干旱指标、农业干旱指标、水文干旱指标和社会经济干旱指标4个方面的研究成果进行了较为全面的对比分析,并提出了干旱指标研究中仍存在的主要问题以及今后研究的重点与展望。干旱气候的影响具有持续时间长、范围广、灾害程度重的特点,而干旱指标是衡量干旱气候的标准。分析指出,按照大气、土壤、水文和作物干旱的相互关系及其因果关系,应该首先考虑大气干旱,而考虑大气干旱时,最好利用降水百分数或距平百分率,这样便于统一比较各个地区的干旱程度。其次,再根据不同的领域和对象,考虑土壤、农作物、牧业和水文干旱等。在研制干旱指标时,要注意要素的可收集性及其适时性,考虑主要要素和监测业务的可行性,干旱指标要简单、明了,可计算性强,以便于业务使用和推广。     

Drought identification and characterization in Jordan

A comparison between identified droughts was carried out through local and regional analysis. Comprehensive analyses of data for stationarity and randomness have been carried out with three tests, Student's t -test, Kendall's τ test and Turning point test. The calendar year, water year, and trimester time-scales were considered. For each series four different thresholds were used, mean, median, mean minus standard deviation and 35% quantile. The numbers of the drought periods, for the calendar series, are almost the same locally. Different periods and percentages are noticed with water year series, and with no consistency in results. Trimester series are with more drought periods and longer. The last decade has been characterized by more frequent and longer droughts in Jordan.     

帕默尔干旱指数在天山北坡典型绿洲干旱特征分析中的适用性

以天山北坡为实验区,采用2002-2008年精河、乌苏、石河子、蔡家湖4个气象站的气象数据,进行月的水分平衡及其各分量的多年平均值计算,然后计算各气候常数;基于气候常数计算气候适宜蒸散量、气候适宜补水、气候适宜径流量、气候适宜失水量,确定月正常气候所需的水量,即气候适宜降水量;进而计算水分距平,最终确定研究区的帕默尔干旱指数.对帕默尔干旱指数与本地的历史文献记录的实际干旱情况进行对比,验证了帕默尔干旱指数模式的可应用性,并得出了研究区内4站点的帕默尔干旱指数计算公式,根据该指数计算的结果与实际的旱情记录相符合.     

农业干旱业务化监测研究进展与展望

业务化农业干旱监测系统是农业干旱监测和预测以及农业风险评价和防范的有力工具,为了更好地促进农业干旱业务化监测的发展,系统回顾了基于气象变量、土壤湿度、植被状态和多变量等4类常用干旱指数,详细分析了美国、中国、欧洲和联合国粮食及农业组织等业务化农业干旱监测系统的特征,讨论了业务化农业干旱监测系统中存在的问题：如数据的质量及融合不稳定、综合干旱指数的构建不确定、监测的时间分辨率有待提高、缺乏考虑水文条件以及作物的生长过程等影响的问题。展望了未来农业干旱业务化监测,应从利用多源数据监测干旱、构建综合指标时需考虑区域时空差异及不同指标间的累积性和滞后性、加强机器及深度学习在综合指标构建中的作用、发展日时间尺度监测干旱以应对骤旱事件的发生、强化作物生长过程模型和先进的技术手段在干旱监测中的作用等方面深入发展。